Чугун Советский патент 1989 года по МПК C22C37/00 

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для литых деталей, предназначенных для работы в агрессивных жидкометаллических средах.

Целью изобретения является снижение износа и повышение термостойкости при работе в жидкометаллической среде.

Пределы содержания всех компонентов (по массе) установлены, исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры металла.

Нижний предел по содержанию углерода 2,5 мас.%, кремния 1,5 мас.%, алюминия 0,06 мае. %, свинца

0,008 мас.% обеспечивает получение металлической основы с включениями ледебурита не более 5%.

Верхний предел по содержанию углерода 3,4 мас.%, кремния 2,0 мас.%, сурьмы 0,08 мас.%, хрома 2,0 мас.%, никеля 1,0 мас.% и бора 0,07 мас.% вызван необходимостью получения вы- сокоди-сперсной перлитной структуры с количеством феррита не более 10 мас.%.

Свинец при содержании его в чугуне в пределах 0,008-0,04 мас.% обеспечивает получение однородной структуры в различных сечениях отливки. Повышение содержания свинца (свыше 0,04 мас.%) приводит к анизотропии свойств в отливке, что вызвано укрупЈ

sl ч

1

ЗЭ

сд

нением графита и отрицательно сказывается на термостойкости и износостойкости чугуна.

Повышение молибдена в сплаве (свыше 1 мас.%) приводит к образованию карбидов и обеднению матрицы молибденом. Содержание молибдена ниже 0,5 мас.% не оказывает существенного влияния на термостойкость и износо- стойкость при высоких температурах. ; Нижний предел по содержанию сурьм 0,04 мас.% и бора 0,004 мас.% обеспечивает значительное повышение свойств материала при минимальной степени легирования.

Никель и хром в количествах 0,1 и 0,2 мас.% соответственно позволяют получить при затвердевании чугуна твердый расплав ы,-фазы с относительно небольшим количеством карбидов сложного состава, расположенных внутри эвтектических зерен. Карбиды при длительной выдержке в интервале температур 780-820°С, являющихся рабочими температурами чугуна предлагаемого состава, растворяются в матрице и дополнительно легируют ее. Увеличение содержания никеля (свыше 1,0 мас.%) вызывает ферритизацию сплава. К такому же результату приводит повышение алюминия (более 2 мас.%) и марганца (сверх 0,04 мас.%).

Дополнительный ввод в чугун меди гарантирует получение перлитной Структуры и повышает дисперсность г ерлита, что улучшает износостойкост чугуна. Кроме того, медь, повышая теплопроводность сплава, положительно влияет на увеличение термостойкости чугуна. Повышению теплопроводности чугуна, а следовательно, и термостойкости способствует также наличие в сплаве церия. В данном случае положительный эффект достигается за счет измельчения включений графита и обеспечения более равномерного их распределения в объеме металлической основы чугуна. Верхний предел по содержанию меди 1,0 мас.% обеспечивает получение высокодисперсной перлитной структуры и подавляет образование феррита вокруг включений графита. Превышение содержания меди (сверх 1,0 мас.%) сопровождается малым ростом перлитизации металлической матрицы и износостойкости и, хотя и сопровождается некоторым ростом теплопроводности и термостой0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кости, дальнейшая добавка меди экономически нецелесообразна. Понижение , содержания меди (ниже 0,3 мас.%) приводит к ферритизации металлической основы чугуна.

Содержание церия в чугуне в пределах 0,005-0,008 мас.% способствует распаду цементитных включений с образованием перлита. Добавка церия приводит к измельчению графитных включений, начиная с величины 0„005 мае.%, что и является нижним пределом содержания церия. Ниже содержания 0,005 мас.% церия термостойкость чугуна ухудшается.

Верхний предел по церию 0,008 мас.% ограничен карбидообразующим действием церия. При содержании церия более О,,008 мас.% в твердом растворе образуются нерастворимые карбиды церия, которые, располагаясь по границам зерен, снижают прочность и износостойкость чугуна как в горячем, так и в холодном состояниях.

Для исследования структуры и i свойств чугуна предлагаемого состава выплавляют составы, содержащие компоненты на нижнем, среднем и верхнем уровнях. Известный сплав содержит компоненты на среднем уровне.

Технология плавки чугуна заключается в расплавлении высокоуглеродистых металлизованных окатышей, науглероживании расплава и ввода ферросплавов (по массе) кремния (75%), хрома (45%), молибдена (45%), бора (17%), церия (45%), кристаллической сурьмы, электролитического никеля, технического алюминия, катодной меди и свинца.

Расчет шихты (по массе) для получения чугуна предлагаемого состава осуществляется с учетом усвоения кремния, сурьмы, никеля, свинца, меди и алюминия на уровне 85-90%, хрома, молибдена и бора на уровне 75- 85% и церия 50%.

Испытания на стойкость материала в условиях износа в жидкометалличес- ком потоке проводят по следующей методике. Образцы погружают в ванну, содержащую расплав силумина АЛЧ с температурой 820 С, и вращают со скоростью 750 об/мин. Стойкость образцов оценивают весовым методом. Термостойкость сплава оценивают по числу циклов до появления первой сквозной трещины. Образцы имеют фор514

му шайб с наружным диаметром 30 и , внутренним- 20 мм, толщиной 6 мм. Образцы периодически охлаждают в воде.

Составы сплава и свойства приведены в таблице.

777656

тем, что, с целью снижения износа и повышения термостойкости при работе в жидкометаллической среде, он до- 5 полнительно содержит медь и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение относится к металлургии,в частности к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для литых деталей, предназначенных для работы в агрессивных жидкометаллических средах. Цель - снижение износа и повышение термостойкости при работе в жидкометаллической среде. Чугун содержит, мас. % : углерод 2,5-3,4

кремний 1,5-2,0

марганец 0,005-0,04

сурьма 0,04-0,08

хром 0,2-2,0

молибден 0,5-1,0

алюминий 0,06-2,0

никель 0,1-1,0

бор 0,004-0,07

свинец 0,008-0,04

медь 0,3-1,0

церий 0,005-0,008

железо остальное. При испытании чугуна в жидкометаллическом потоке расплава силумина АЛЧ при 820°с износ составляет 2,9-3,6 г/ч, а термостойкость до появления первой трещины равна 1930-2084 циклов. 1 табл.

Продолжение табл.1